题目：
Can Efficiency Evaluation Be Applied to Power Plant Operation Improvement? A Combined Method with Modified Weighted Russell Directional Distance Model and Pattern Matching
作者：
Lei Zhu, Junqi Liu, Jun Xie, Yang Yu, Lin Gao, Sheng Li, and Hongbo Duan
全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cor.2021.105406
1. 摘要
当进一步的技术升级已经没有潜力时，燃煤电厂需要更有效的利用其输入燃料，以提高其运营效率的同时减少排放。本文提出了一种结合修正加权罗素方向距离模型和模式匹配的煤炭管理模型，以帮助燃煤电厂改善其运营方式，同时发掘更多的节能减排潜力。利用机组日常运行数据的效率评价结果，建立了机组运行策略库，并据此确定了不同负荷条件下可行的配煤方案。本文模型从三个方面衡量改进潜力：配煤、煤炭输入和负荷调度。收集了典型燃煤电厂四台机组（两台循环流化床（CFB）锅炉和两台亚临界机组）的日常运行数据进行案例研究，结果表明我们的模型可以提供有效的决策支持工厂的运营管理，以实现效率提升。
2. 研究背景
燃煤电厂减排主要有两种方法，一是通过技术改造提高发电效率，二是将现有机组更换为排放水平较低的新机组(例如燃气机组)。然而经过“十二五”和“十三五”期间严格的排放标准和超低排放改造后，如果没有重大技术突破，进一步通过技术改进减排的潜力也相当有限，而由于地理和成本因素的影响，并不是所有的燃煤机组都具有更换机组的条件。
通过对平时生产的统计观察，火力发电厂通常将不同种类的煤混合在一起以平衡燃烧质量。由于存在着煤质越高，发电性能越好，成本也越高的特点，因此煤化工质量与购煤价格(投入成本)之间总是存在着权衡取舍的问题。并且燃煤机组作为一种密集型技术，即使在两个相同的机组之间，由于运行时间、运行年限、地理位置或其他因素的不同，也可能具有不同的效率。基于这些因素，本文将煤的质量、价格与效率联系起来，对配煤方案进行改进，这对于确定投煤量和负荷调度具有指导意义。
3. 研究方法
本文提出了一种结合数据包络分析(DEA)和模式匹配的煤炭管理模型，该模型从配煤、煤耗和负荷调度三个方面衡量煤耗的改善潜力。
本文基于典型的燃煤发电机组进行研究。使用日常运营数据，每个运营日被视为一个决策单元（DMU）。在这种方法中，我们将时间序列数据转换为横截面数据，以确保每个决策单元之间的同质性。 value-WRDDM 的目的是根据每个操作日的变量构建一个有效的生产边界。通过测量实际观测与生产前沿的距离，可以得到每个作业日的效率。
Efficiency evaluation of daily operation
其中影响单位效率的因素包括劳动力、资产、煤炭价格、挥发分、硫含量、煤炭消耗量和净热值。
本文的数据收集自中国某燃煤电厂2017年日常运行数据，其中包括两台循环流化床 (CFB) 锅炉和两台亚临界装置。
Number of operation days in different groups
4. 研究结果
经过数值实验我们可以发现，模式匹配算法可以快速从运行数据库中找到相似的运行日数并进行排序，从而选择效率最高或其他要求值的配煤方案。对于B1单元，2018-07-01的外部条件与2017-08-03、2017-06-19、2017-06-25、2017-08-20相似。在匹配的日子中，2017-08-03的效率最高，因此2017-08-03的混合方案优先，其次是2017-06-19。
Matching results and blending scheme selection
对于两个相同的机组，下表展示了两个机组在不同工况下的效率。效率最高的机组为短期调峰提供参考，平均效率较高的机组适合长期发电。
Efficiency comparison of units B1 and B2
相比之下，不同的机组可能适用于不同的配煤方案。下图展示了夏季相同条件下两台机组B1和B2的效率。在前22种混合中，B1的效率明显高于B2。在中间和接下来的10个方案中，B2的效率高于B1。因此，电厂可以根据外购煤种和各机组在不同工况下的效率优势，调整负荷分配。
Relation between efficiency and types of coal blending
5. 政策启示
（1）本文提出了一种结合改进的加权方向距离函数和模式匹配的煤炭管理模型，以帮助燃煤电厂改善其运行并发现更多的节能减排潜力。该方法特别适用于使用多种煤组合并具有多年运行历史的发电厂。
（2）在配煤改进中，本文没有考虑不同煤种的化学性质。相反，本文根据运行效率在过去的方案中寻找最佳替代方案。这种方法避免了引入新的混合方案的安全风险，更符合电厂的需求。
（3）本文研究了不同配煤方案对机组效率的影响。这种方法可以使所有机组在最佳工作条件下运行，并减少排放和成本。
